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科学家发现一种有效的检测放射性物质泄漏的探测器
时间:2021-09-06 16:12:24

据外媒报道,由于将光子转化为电能的令人印象深刻的能力,钙钛矿晶体在太阳能领域迅速获得了名声。但科学家们现在调整了这一过程转而捕捉中子,进而使之成为一种有效的检测放射性物质泄漏的探测器。

钙钛矿是一种具有晶体结构的矿物,这使得它们在跟光子相互作用时非常有效。最引人注目的应用是钙钛矿太阳能电池,它的效率在10年多一点的时间里爆炸式增长,单独达到25.5%,跟硅搭配则达到29.15%。

但它们的用途可能远不止于光发电。同样的机制也可以用作光传感器--如果设备发出一束电,那么光就会从某个地方进来。现在,一组研究人员已经将这个过程超越光子应用到一种新型的亚原子粒子--中子上。自由中子是通过核反应释放出来的,因此可以利用钙钛矿为基础的装置来检测核电站的泄漏或不恰当地储存或运输放射性物质。

本想研究中使用的钙钛矿是一种叫做methylammonium lead tri-bromide的化合物。这种材料的晶体暴露在中子源下会产生足够微小的电流。中子穿透晶体原子的原子核,从而使它们进入更高的能量状态。而这很快衰变为伽马射线,从而给钙钛矿充电并产生可测量的电流。

问题是,这种电流太小了,以至于没有多大的实际用途。因此,研究小组通过添加一层薄金属钆来增强它,这种金属钆达到了比钙钛矿本身更高的能量状态从而产生更多的伽马光子以及更强大的电流。然后可以通过碳电极传送到电压表或电流表中。

在最终版本的探测器中,研究人员在钆箔周围生长钙钛矿晶体进而使后者完全被前者所吞没。这进一步增强了信号,甚至可以测量中子流的方向和大小,并且所用的材料还有其他优点。

该研究的论文作者László Forró表示:这很简单,很便宜,也很划算。这是一个原理的证明,它是有效的。现在我们可以考虑一个非常高效的探测器的配置。”

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